华东交通大学毕业设计镁合金表面改性的微观组织与力学性能研究

镁合金表面改性的微观组织与力学性能研究专业班级： 模具 20121学生学号： 20120310040313学生姓名： 刘运君指导老师： 刘德佳讲师二一六年六月毕业设计（论文）诚信声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。就我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获得华东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。如在文中涉及抄袭或剽窃行为，本人愿承担由此而造成的一切后果及责任。本人签名_导师签名_年 月 日华 东 交 通 大 学 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 任 务 书 姓 名 刘 运 君 学 号 20120314 毕 业 届 别 12 专 业 材 料 成 型 及 控 制 工 程 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 题 目 镁 合 金 表 面 改 性 的 微 观 组 织 与 力 学 性 能 研 究 指 导 教 师 刘 德 佳 学 历 博 士 职 称 讲 师 具 体 要 求 ： 本 论 文 要 求 学 生 了 解 搅 拌 摩 擦 加 工 对 镁 合 金 表 面 组 织 性 能 的 影 响 规 律 ， 体 现 在 以 下 几 方 面 ： 1、 通 过 查 阅 文 献 资 料 ， 充 分 认 识 镁 合 金 表 面 性 能 特 征 ， 了 解 镁 合 金 表 面 改 性 的 主 要 方 法 及 其 优 缺点 ， 特 别 了 解 搅 拌 摩 擦 加 工 对 镁 合 金 表 面 组 织 性 能 的 影 响 。 2、 针 对 论 文 题 目 ， 通 过 试 验 手 段 分 析 搅 拌 摩 擦 加 工 对 镁 合 金 表 面 组 织 和 性 能 （ 如 显 微 硬 度 、 磨 损性 能 等 ） 的 影 响 规 律 。 3、 通 过 对 比 有 无 外 加 增 强 相 的 搅 拌 摩 擦 加 工 试 验 ， 分 析 搅 拌 摩 擦 加 工 对 镁 合 金 表 面 性 能 的 影 响 规律 ， 并 探 讨 其 表 面 改 性 机 制 。 4、 对 试 样 进 行 表 面 增 强 相 分 布 规 律 研 究 ， 探 索 加 工 区 内 增 强 相 分 布 对 镁 合 金 表 面 性 能 的 影 响 规 律 。 5、 论 文 的 编 写 要 求 ： 准 确 、 完 整 、 规 范 、 有 图 表 支 持 论 文 结 果 、 字 数 及 格 式 符 合 要 求 6、 专 业 外 文 文 献 翻 译 要 求 ： 外 文 文 献 专 业 性 较 强 ， 并 与 所 学 专 业 关 系 密 切 ； 译 文 准 确 、 通 畅 ； 字数 符 合 要 求 。 进 度 安 排 ： 第 1周 第 2周 ： 熟 悉 设 计 任 务 ； 相 关 文 献 查 询 ， 完 成 开 题 报 告 第 3周 第 14周 ： 进 行 试 验 第 15周 ： 对 论 文 进 行 检 查 、 修 改 ； 通 过 指 导 老 师 的 评 阅 ； 并 准 备 答 辩 。 第 6周 ： 答 辩 指 导 教 师 签 字 ： 15年 12 月 25日 教 研 室 意 见 ： 教 研 室 主 任 签 字 ： 年 月 日 题 目 发 出 日 期 设 计 （ 论 文 ） 起 止 时 间 附 注 ： 华东交通大学毕业设计（论文）开题报告书课题名称 镁合金表面改性的微观组织与力学性能研究导 师 刘德佳 学 历 博士 职 称 讲师学生姓名 刘运君 学 号 20120310040313 专 业 材料成型及控制工程（模具）1、课程的目的及意义1.1 镁合金的发展及应用镁合金是实际应用中最轻的金属结构材料，但与铝合金相比，镁合金的研究和发展还很不充分，镁合金的应用也还很有限。目前，镁合金的产量只有铝合金的 1%。镁合金作为结构应用的最大用途是铸件，其中 90%以上是压铸件。近年来，镁材在汽车、摩托车等交通工具、计算机、通讯、仪器仪表、家电、电子电器、轻工、化工、冶金、航空航天等部门获得了广泛的应用，随着镁的提炼及加工技术的发展，以及成本的降低，镁材已经成为工业应用的重要金属，在全球范围内得到快速发展。1.2 搅拌摩擦焊技术搅拌摩擦焊是英国焊接研究所（TWI）于 1991 年 10 月提出的发明专利，最初主要用于解决铝合金等低熔点材料的焊接，是自激光焊接问世以来最引人注目的焊接方法。它的出现将使铝合金等有色金属的连接技术发生重大变革。其原理为：与常规摩擦焊一样，搅拌摩擦焊也是利用摩擦热作为焊接热源。不同之处在于，搅拌摩擦焊焊接过程是由一个圆柱体形状的焊头（welding pin）伸入工件的接缝处，通过焊头的高速旋转，使其与焊接工件材料摩擦，从而使连接部位的材料温度升高软化，同时对材料进行搅拌摩擦来完成焊接的。在焊接过程中，焊头在旋转的同时伸人工件的接缝中，旋转焊头与工件之问的摩擦热，使焊头前面的材料发生强烈塑性变形，然后随着焊头的移动，高度塑性变形的材料流向焊头的背后，从而形成搅拌摩擦焊焊缝。搅拌摩擦焊对设备的要求并不高，最基本的要求是焊头的旋转运动和工件的相对运动，即使一台铣床也可简单地达到小型平板对接焊的要求。1.3 课题的目的及意义由于镁合金具有比强度和比刚度高，电磁屏蔽性、减震性、切削加工性能好等优点，因此在航空航天、汽车工业和电子通讯等领域中得到广泛的应用。但镁属于密排六方晶体结构，其在室温下只有 1 个滑移面和三个滑移系，因此它的塑性变形主要依赖于滑移与孪生的协调动作，但镁晶体中的滑移仅发生在滑移面与拉力方向倾斜的某些晶体内，因而滑移的过程将会受到极大地限制，而且在这种取向下孪生很难发生，所以晶体很快就会出现脆性断裂。为了改善镁合金存在的缺点，因此本课题采用搅拌摩擦加工来改善镁合金表面的组织性能。2、课题任务首先通过查阅文献资料，充分认识镁合金表面性能特征，了解镁合金表面改性的主要方法及其优缺点，特别了解搅拌摩擦加工对镁合金表面组织性能的影响，为本课题理论研究奠定理论基础 。其次根据本课题研究方向，通过试验观察试样微观组织，探寻搅拌摩擦加工对ZK60 镁合金表面组织和性能（如显微硬度、摩擦性能等）的影响规律。然后对 ZK60 镁合金进行时效处理试验，观察其微观组织，分析其组织特征以及其第二相的演变规律，探索时效处理对搅拌摩擦加工的影响。3、进度安排：第 1 周第 2 周：熟悉设计任务；相关文献查询，完成开题报告第 3 周第 14 周：进行试验第 15 周：对论文进行检查、修改；通过指导老师的评阅；并准备答辩。第 16 周：答辩4、参考文献1 郭学锋. 细晶镁合金制备方法及组织与性能M. 北京：冶金工业出版社, 2010.2 丁文江. 镁合金科学与技术M. 北京：科学出版社，2007.3 毛萍莉, 王锋, 刘正. 镁合金热力学及相图M. 北京：机械工业出版社, 2014.4 尹欣, 刘元朋, 文振华. 摩擦焊及其检测技术M. 北京：知识产权出版社, 2012.5 于成龙, 郝欣, 沈清. origin8.0M. 北京：化学工业出版社, 2010.6 刘德佳. 搅拌摩擦焊接镁合金微区结构、力学性能与断裂机制D. 重庆: 重庆大学博士学位论文, 2014.7 L. Commin, M. Dumont. Friction stir welding of AZ31 magnesium alloy rolled sheets: Influence of processing parametersJ. Acta Materialia, 2009, .57: 326-334.8 麻彦龙, 左汝林, 汤爱涛, 等. 时效 ZK60 镁合金中的合金相探索J. 重庆大学学报, 2007, 27(12): 91-949 王快社, 王文, 孙鹏, 等. 搅拌摩擦加工镁合金摩擦磨损性能研究J. 西安建筑科技大学, 2008, 33(11): 16-19.10 赵建华, 马爱斌, 江静华, 等. 镁合金搅拌摩擦加工技术的研究进展J. 材料导报, 2013, 27(9): 138-142.11 胡学安 , 徐道荣. 镁合金搅拌摩擦焊研究现状及进展J. 轻合金加工技术, 2006, 34(10): 1007-7235.12 王慧源, 刘生发, 韩辉, 等. 镁合金晶粒细化及机理研究进展J.今日铸造, 2008, 29(12): 1734-1737.13 崔忠圻, 刘北兴. 金属学与热处理原理M. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社, 2007.14 喻国铭. 合金元素对镁合金晶粒细化的作用J. 百科论丛, 20(3): 380.15 G. Makar, J. Kruger. Corrosion of magnesiumJ. International Materials Reviews, 1993, 38(3): 138-153.16 何柏林, 张志军. 镁合金晶粒细化研究进展 J. 兵器材料科学与工程, 2015, 38(5): 116-120.17 陈杰, 张海伟, 刘德佳, 等. 我国搅拌摩擦焊技术的研究现状与热点分析J. 电焊机, 2011, 41(10): 92-9618 尹鹏跃, 张嘉璐, 王云乐, 等. 增强镁合金耐磨性研究方法的总结J. 科技创新导报, 2015, 24.19 范海东, 杨志才. 镁系时效析出合金J. 国外金属热处理, 2005, 26(1): 25-29.20 刘子利, 沈以赴, 李子全, 等. 铸造镁合金的晶粒细化机制J. 材料科学与工程学报, 2004, 22(1): 146-149.21 张少卿. MB15 镁合金的相组成及其微观形态J. 金属学报, 1989, 25(6): 346-351.指导教师签名： 日期：本科毕业设计（论文）指导教师评分表学生姓名 刘运君 学号 20120310040313 专业年级 模具 20121设计（论文）题目 镁合金表面改性的微观组织与力学性能研究评分标准序号 评价指标满分 A B C D E20-18 17-16 15-14 13-12 11-01 选题难度、综合性及完成的工作量2020-18 17-16 15-14 13-12 11-02 调研、资料收集与整理、图纸、程序、设计、试验等工作完成质量 2010-9 8 7 6 5-03 研究过程中表现出的理论水平、分析问题和解决问题的能力 1010-9 8 7 6 5-04 研究过程中反映出来的创造性（改进或独立见解）、以及组织能力或团队合作能力等 1010-9 8 7 6 5-05 研究过程中的工作态度、严谨的科学精神等1020-18 17-16 15-14 13-12 11-06 说明书、论文、试验报告等书写质量（内容完整性和结构合理性、图表规范性、语句通顺性等） 2010-9 8 7 6 5-07 外文翻译（数量和质量）10是否同意该设计（论文）提交答辩：是（ ） 否（ ） 总分补充说明：指导教师（签名）： 年 月 日指导教师姓名 职称或学位 工作单位 主要讲授课程或研究方向注：1、请给出每项评价指标的得分（整数），并计算总分；2、总分优秀（90 分）比例原则上不超过 20%，优良（80 分）比例原则上不超过 60%；3、总分低于 60 分，或评价指标 1、2、6 中有一项为 E 级得分时，不得提交答辩；4、补充说明栏不够用时可另加附页。本科毕业设计（论文）评阅人评分表学生姓名 刘运君 学号 20120310040313 专业年级 模具 20121设计（论文）题目 镁合金表面改性的微观组织与力学性能研究评分标准序号 评价指标满分 A B C D E25-23 22-20 19-17 16-15 14-01 选题难度、综合性及完成的工作量2525-23 22-20 19-17 16-15 14-02 调研、资料收集与整理、图纸、程序、设计、试验等工作完成质量2520-18 17-16 15-14 13-12 11-03 毕业设计（论文）中表现出的理论水平、分析问题和解决问题的能力2010-9 8 7 6 5-04 毕业设计（论文）中反映出来的创造性（改进性或先进性）1020-18 17-16 15-14 13-12 11-05 说明书、论文、试验报告等书写质量（内容完整性和结构合理性、图表规范性、语句通顺性等）20是否同意该设计（论文）提交答辩：是（ ） 否（ ） 总分补充说明：评阅人（签名）： 年 月 日评阅人姓名 职称或学位 工作单位 主要讲授课程或研究方向注：1、请给出每项评价指标的得分（整数），并计算总分；2、总分优秀（90 分）比例原则上不超过 20%，优良（80 分）比例原则上不超过 60%；3、总分低于 60 分，或评价指标 1、2、5 中有一项为 E 级得分时，不得提交答辩；4、补充说明栏不够用时可另加附页。本科毕业设计（论文）答辩委员会评分表（小组答辩使用）学生姓名 刘运君 学号 20120310040313 专业年级 模具 20121设计（论文）题目 镁合金表面改性的微观组织与力学性能研究评分标准序号 评价指标满分 A B C D E20-18 17-16 15-14 13-12 11-01 自述：条理性、正确性 2020-18 17-16 15-14 13-12 11-02 问题回答的能力：正确性、概括性、逻辑性 2030-27 26-24 23-21 20-18 17-03 毕业设计（论文）质量：方案的合理性、内容的正确性、结论的可靠性 3030-27 26-24 23-21 20-18 17-04 完成的工作量 30是否同意或推荐参加学院公开答辩 是（ ） 否（ ） 答辩成绩答辩委员会特殊说明：负责人（签章） 年 月 日注：1、本表填写答辩小组各成员给出的平均成绩；2、分项分数保留一位小数，答辩成绩由各分项成绩求和后四舍五入取整数；3、指导教师或评阅人之一不同意提交答辩者，不得进行小组答辩；根据整改情况和个人申请，答辩委员会应做出是否同意其参加学院公开答辩的决定。毕业设计（论文）最终成绩（参加公开答辩的同学不填写本表）指导教师评定成绩（40%） 评阅人评定成绩（30%） 答辩成绩（30%） 百分制成绩（ ）优秀 总评成绩原则上应90 分，且人数应控制在专业总人数的 20%以内（ ）良好 总评成绩原则上应80 分，且优良率应控制在专业总人数的 60%以内（ ）中等 总评成绩原则上应70 分（ ）及格 总评成绩60 分（ ）不及格 总评成绩60 分或答辩成绩60 分答辩委员会主席（签章）本科毕业设计（论文）答辩委员会评分表（公开答辩用，未参加学院公开答辩的同学不填写本表）学生姓名 刘运君 学号 20120310040313 专业年级 模具 20121设计（论文）题目 镁合金表面改性的微观组织与力学性能研究评分标准序号 评价指标满分 A B C D E20-18 17-16 15-14 13-12 11-01 自述：条理性、正确性 2020-18 17-16 15-14 13-12 11-02 问题回答的能力：正确性、概括性、逻辑性 2030-27 26-24 23-21 20-18 17-03 毕业设计（论文）质量：方案的合理性、内容的正确性、结论的可靠性 3030-27 26-24 23-21 20-18 17-04 完成的工作量 30答辩成绩答辩委员会特殊说明：负责人（签章） 年 月 日注：1、本表填写答辩委员会各成员给出的平均成绩；2、分项分数保留一位小数，答辩成绩由各分项成绩求和后四舍五入取整数。3、答辩成绩小于 60 分时应视为答辩未通过，毕业设计（论文）成绩按不及格处理。毕业设计（论文）最终成绩（未参加公开答辩的同学不填写本表）指导教师评定成绩（40%